书名：数控机床编程、操作与加工实训（第2版）pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：三结合：编程与应用结合，操作与实训结合，理论与实践结合。

作者：田坤,聂广华,陈新亚,李纯彬

出版社：电子工业出版社

出版时间：2015-01-01

书籍编号：30468075

ISBN：9787121251504

正文语种：中文

字数：131991

版次：2

所属分类：科学新知-工业技术

版权信息

书名：数控机床编程、操作与加工实训（第2版）

作者：田坤　聂广华　陈新亚　李纯彬

ISBN：9787121251504

版权所有 · 侵权必究

前言

目前，我国正处于从“世界制造大国”向“世界制造强国”转变的发展时期，许多企业都以先进的数控设备作为保证产品加工质量的重要技术措施，并且因此为企业带来了较大的经济效益。随着数控机床的广泛应用，数控技术在机械制造业中的地位与作用越来越重要，制造业对高素质、高技能数控技术人才的需求也更为迫切。

数控技术的实用性极强。数控技术人才一方面需要具有数控基础理论知识，另一方面还需要具有解决实际问题的能力。因此，如何处理好理论与实践的关系，注重实际应用能力的培养，是造就高素质、高技能数控技术专业人才的关键。本书的编写集理论教学与实训于一体，是工学结合和“教、学、做”一体化教材的有益尝试。

本书以“理论知识够用，教学内容实用，实训项目驱动”为宗旨，以实际生产中应用较为广泛的FANUC和SIEMENS数控系统的数控车床、数控铣床、加工中心为主线，对其编程和操作进行详细介绍，并将编程与操作实训紧密结合，强化教学的实用性和实践性。

本书精选了大量的典型案例，取材适当，内容丰富，理论联系实际。所有实训项目都经过实践检验，所给程序的程序段都进行了详细、清晰的注释说明。本书的结构符合读者的认知规律，采用模块化讲授方式，每章均是一个独立的功能模块，读者可根据具体需要进行组合或取舍。本书的讲解由浅入深，图文并茂，通俗易懂。

本书编写中注重引入本学科前沿的最新知识，体现了数控加工编程技术的先进性。本书参考了国内外相关领域的书籍和资料，也融汇了编者长期的教学实践和研究心得，尤其是在数控技术专业教学改革中的经验与教训。

全书共分8章，其中第1章和第2章由田坤编写，第3章和第4章由陈新亚编写，第5章和第6章由李纯彬编写，第7章和第8章由聂广华编写，全书由田坤统稿。本书主要内容包括数控机床概述，数控编程基础，数控车床编程、操作及实训，数控铣床编程、操作及实训，加工中心操作、编程及实训，宏程序及应用。

由于编者水平有限，书中难免有错误之处，恳请读者批评指正。

编著者

第1章 数控机床概述

1.1 数控机床的产生及发展

1.数控机床的产生

随着科学技术的发展，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，因此对制造机械产品的生产设备——机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。

在机械产品中，单件与小批量产品占到70%～80%。由于这类产品生产批量小、品种多，而且当产品改型时，机床与工艺设备均需做较大的调整，因此这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。这类产品的零件一般都采用通用机床来加工，而通用机床的自动化程度不高，基本上是由人工操作来完成的，难以提高生产效率和保证产品质量。特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助划线和样板采用手工操作的方法来加工，或者利用靠模和仿形机床来加工，其加工精度和生产效率都受到很大的限制。要实现这类产品生产的自动化，已成为机械制造业中长期未能解决的难题。

数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化要求而产生的。1952年，美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段。

2.数控机床的发展

从第一台数控机床问世到现在的半个多世纪中，数控机床的品种得以不断发展，几乎所有的机床都实现了数控化。1956年，日本富士通公司研制成功数控转塔式冲床，美国帕克工具公司研制成功数控转塔钻床；1958年，美国 K&T 公司研制出带自动刀具交换装置的加工中心（Machining Center，MC），1978年以后，加工中心迅速发展，各种加工中心相继问世。在20世纪60年代末期，出现了由一台计算机直接管理和控制一群数控机床的计算机群控系统，即直接数控系统（Direct Numerical Control，DNC）。1967年出现了由多台数控机床连接而成的可调加工系统，这就是最初的柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）。目前已经出现了包括生产决策、产品设计及制造和管理等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS），以实现生产自动化。

数控机床的应用领域已从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等机械制造行业，出现了金属成型类数控机床，如数控折弯机、数控弯管机；特种加工数控机床，如数控线切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机床等；其他还有数控绘图机、数控三坐标测量机等。

综上所述，数控机床已经成为组成现代机械制造生产系统，实现设计（CAD）、制造（CAM）、检验（CAT）和生产管理等全部生产过程自动化的基本设备。

3.数控机床的概念

数控机床就是采用数字信息控制的机床。具体地讲，凡是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上，然后送入数控系统，经过译码、运算，从而控制机床刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。

数控技术（Numerical Control，NC）是指用数字信号构成的控制程序对某个对象进行控制的一门技术。它所控制的一般是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量等物理量。这些量的大小不仅是可以被测量的，而且还可以经A/D转换用数字信号来表示。

1.2 数控机床的工作原理和组成

1.2.1 数控机床的工作原理

数控机床加工零件的步骤如下所述。

（1）根据被加工零件的图样与工艺规程，用规定的代码和程序格式编写加工程序。

（2）将所编写的程序指令输入机床数控装置。

（3）数控装置将程序代码进行译码、运算后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。

1.2.2 数控机床的组成

数控机床的组成如图1-1所示。

图1-1 数控机床的组成

1.数控程序

数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令的集合。通过对零件进行工艺分析，得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息，然后用标准的由文字、数字和符号组成的数控代码，按规定的方法和格式编制零件加工的数控程序。

编制程序的工作可由人工进行，或者在数控机床外部用自动编程计算机系统来完成，比较先进的数控机床可以在它的数控装置上直接编程。

数控程序存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁卡、磁盘等。采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。

2.输入装置

输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电信号，并将其传送并存入数控装置内。根据程序存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、录放机或磁盘驱动器。有些数控机床不用任何程序存储载体，而是将数控程序的内容通过数控装置上的键盘，用手工方式（MDI方式）输入，或者将数控程序由编程计算机用通信方式传送到数控装置中。

3.数控装置

数控装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的电信号，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分完成规定的、有序的动作。在这些控制信号中，最基本的信号是由插补运算决定的各坐标轴（即做进给运动的各执行部件）的进给位移量、进给方向和速度的指令，经伺服驱动系统驱动执行部件做进给运动。其他信号还有主运动部件的变速换向和启/停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号；控制冷却、润滑的启/停，工件和机床部件的松开、夹紧及分度工作台的转位等辅助指令信号。

4.伺服驱动系统及位置检测装置

伺服驱动系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置（电动机）组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。每个做进给运动的执行部件都配有一套伺服驱动系统。

伺服驱动系统有开环、半闭环和闭环之分。在半闭环和闭环伺服驱动系统中，使用位置检测装置间接或直接测量执行部件的实际进给位移，然后与指令位移进行比较，最后按闭环控制原理将其差值转换放大后控制执行部件的进给运动。

5.辅助控制装置

辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的主运动换向、变速、启/停、刀具的选择和变换，以及其他辅助装置动作等指令信号，经必要的编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后直接驱动相应的电器，带动机床机械部件和液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。此外，机床上的限位开关等开关信号经它处理后，送数控装置进行处理。可编程控制器（PLC）已广泛作为数控机床的辅助控制装置。

6.机床本体

数控机床本体由主运动部件、进给运动执行部件、床身和工作台，以及辅助运动部件、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件。数控机床的组成与普通机床相似，但其传动结构要求更为简单，在精度、刚度、抗震性等方面的要求更高，而且其传动和变速系统便于实现自动化控制。

1.3 数控机床的分类

数控机床的种类很多，可以根据其加工工艺、控制原理、功能和组成等角度进行分类。

1.3.1 按加工工艺方法分类

1.普通数控机床

为了不同的工艺需要，与传统的通用机床一样，普通数控机床分为数控车床、铣床、钻床、镗床及磨床等，而且每一类又有很多品种，如数控铣床就有立铣、卧铣、工具铣及龙门铣等，这类机床的工艺性能与通用机床相似，所不同的是它能自动地加工出精度更高、形状更复杂的零件。

2.数控加工中心

数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。典型的数控加工中心有镗铣加工中心和车削加工中心。

数控加工中心又称为多工序数控机床。在加工中心上，可以使零件一次装夹后，进行多种工艺、多道工序的集中连续加工，这就大大减少了机床台数。由于减少了装卸工件、更换和调整刀具的辅助时间，从而提高了机床效率；同时由于减少了多次安装造成的定位误差，从而提高了各加工面之间的位置精度，因此，近年来数控加工中心得以迅速发展。

3.多坐标数控机床

有些复杂形状的零件，即使用三坐标的数控机床还是无法加工，如螺旋桨、飞机机翼曲面等，这就需要3个以上坐标的合成运动才能加工出所需的曲面形状。于是出现了多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置能同时控制的轴数较多，机床结构也较复杂。坐标轴数的多少取决于加工零件的复杂程序和工艺要求，现在常用的有四、五、六坐标联动的数控机床。

4.数控特种加工机床

数控特种加工机床包括数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割机床等。

1.3.2 按控制运动方式分类

1.点位控制数控机床

点位控制数控机床仅控制运动部件从一点移动到另一点的准确定位，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。为了减少移动时间和提高终点位置的定位精度，一般先快速移动，当接近终点位置时，再减速缓慢靠近终点，以保证定位精度。

采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控测量机等。

2.直线控制数控机床

直线控制数控机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制刀具（或工作台）以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。机床应具有主轴转速的选择与控制、切削速度与刀具的选择及循环进给加工等辅助功能。这种机床常用于简易数控车床、数控镗铣床等。

3.轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。其数控装置一般要求具有直线和圆弧插补功能、主轴转速控制功能及较齐全的辅助功能。这类机床常用于加工曲面、凸轮及叶片等复杂形状的零件。

轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。

1.3.3 按所用进给伺

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